(57)【要約】【課題】低コストで、かつメンテナンスを必要とすることなく安定してアンモニアガスが除去されるアンモニア含有廃水の浄化方法を得る。【解決手段】アンモニア含有廃水を熱交換器１および加熱器２で加熱したのち、アンモニア放散機８に組込んだエジェクタ９へと送り、熱交換器４で加熱した空気と混合して分散板１０へと噴出させ、攪拌して気液接触させることによってアンモニア含有廃水からアンモニアガスをストリップする。ストリップされたアンモニアガスは、空気と混合し、加温したのち排ガス燃焼器６に送って酸化分解する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア含有廃水を空気と気液接触させてアンモニア含有廃水中のアンモニアガスを放散させ、かつ、該アンモニアガスを酸化分解させるアンモニア含有廃水の浄化方法において、前記のアンモニア含有廃水と空気との気液接触が、エジェクタを用いて行われることを特徴とするアンモニア含有廃水の浄化方法。
【請求項２】
請求項１に記載のアンモニア含有廃水の浄化方法において、エジェクタから排出された気液混合流体の分散が、分散板を用いて行われることを特徴とするアンモニア含有廃水の浄化方法。
【請求項３】
アンモニア含有廃水を空気と気液接触させてアンモニア含有廃水中のアンモニアガスを放散させ、かつ、該アンモニアガスを酸化分解させるアンモニア含有廃水の浄化方法において、前記のアンモニア含有廃水と空気との気液接触が、機械攪拌式曝気装置を用いて行われることを特徴とするアンモニア含有廃水の浄化方法。
【請求項４】
請求項３に記載のアンモニア含有廃水の浄化方法において、前記の機械攪拌式曝気装置が、スクリュー方式の機械攪拌式曝気装置であることを特徴とするアンモニア含有廃水の浄化方法。
【請求項５】
請求項３に記載のアンモニア含有廃水の浄化方法において、前記の機械攪拌式曝気装置が、水車方式の機械攪拌式曝気装置であることを特徴とするアンモニア含有廃水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、畜産排泄物や生ゴミ、汚泥などのメタン発酵消化脱離液等のアンモニア含有廃水からアンモニアを除去する浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタン発酵消化脱離液は、生ゴミや畜産排泄物に含まれるタンパク質等の含窒素化合物が嫌気性処理によってアンモニアとなるため、表１に示したように、全窒素（Ｔ−Ｎ）濃度の非常に高い廃水となっている。一方、有機物の生物処理性を示すＢＯＤは低く、廃水中から窒素を除去する方法として通常用いられる生物脱窒を行うためには、メタノール等の炭素源を添加する必要がある。しかしながらこの際、窒素１  ｋｇに対して３ｋｇのメタノールをＢＯＤ源として添加する必要があると言われており、この方法を用いるとランニングコストが高くなるという欠点がある。
【０００３】
【表１】
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これに対して、ストリッピング装置で物理化学的に廃水中のアンモニア態窒素を除去し、除去したアンモニアを触媒で酸化分解して無害な窒素ガスとして大気へ放出する方法が知られており、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３などに開示されている。
【０００４】
図４は、特許文献２に開示されているストリッピング装置を用いたアンモニア含有廃水処理装置のフロー図である。本処理装置においては、フロー図に見られるごとく、まず、図示しない消泡剤貯留タンクより供給される消泡剤をアンモニア含有廃水に添加する。次いで、消泡剤を添加したアンモニア含有廃水を、アンモニアストリップ塔３から排出された処理水と熱交換器１において熱交換させて加熱したのち、さらに加熱器２で加温してアンモニアストリップ塔３の上部に供給する。一方、熱交換器４で加熱された空気と蒸気をアンモニアストリップ塔３の下部より供給し、アンモニア含有廃水を空気、蒸気と気液接触させることによって、アンモニア含有廃水からアンモニアガスをストリップさせる。ストリップされたアンモニアガスは、アンモニアストリップ塔３の上端のガス排出管より排出され、ポンプＢ１によって導入された空気と混合され、さらに、熱交換器５において排ガス燃焼器６から排出された処理ガスとの熱交換により所定の温度に昇温されたのち排ガス燃焼器６へと送られ、充填された触媒の作用によって窒素ガス等に酸化分解される。この処理ガスは、上記のごとく熱交換器５に導かれて反応前のガスの加熱に用いられ、さらに熱交換器４に導かれてアンモニアストリッピング用の空気の加熱に用いられたのち、そのまま、あるいは二次処理を施したのち大気へと放出される。なお、図４に破線で示したポンプＢ１から予熱炉７への経路は、運転開始時に用いられる経路で、熱交換器５に送られる加熱用の処理ガスが所定の加熱温度に達するまでの期間、この経路より高温の空気を送ることによって排ガス燃焼器６へ送るアンモニアガスの加熱が行われる。なお、図４に示したアンモニア含有廃水処理装置では高温の蒸気と空気の双方をアンモニアストリップ塔３へ供給してアンモニア含有廃水からアンモニアガスをストリップさせることとしているが、高温の蒸気のみ、あるいは高温の空気のみ供給することとしてもよい。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１４１５５２号公報
【特許文献２】
特開平８−１９７０３９号公報
【特許文献３】
特開２００２−５２３７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、メタン発酵消化脱離液等のアンモニア含有廃水からアンモニアガスを除去する際には、従来、アンモニアストリップ塔においてアンモニア含有廃水と高温の蒸気あるいは空気とを気液接触させてアンモニアガスをストリップする方法が用いられており、アンモニアストリップ塔には、気液接触効率を向上させるために、ラシヒリング等の充填物を充填した充填塔、あるいは、蒸留などに使用される棚段塔が用いられている。
しかるに、この種の処理方法においても、処理の進行とともに、アンモニア含有廃水に含まれる懸濁物質やカルシウム、マグネシウム、リンなどのスケール成分がアンモニアストリップ塔内に堆積あるいは析出し、アンモニアストリップ塔が短期間で閉塞して処理運転ができなくなる。このため、ポリアクリル酸ソーダのごとき分散剤を添加してスケールの析出を防止する方策が採られる場合もあるが、分散剤はコストが高いのでランニングコストが高くなるという問題点があり、かつ分散剤を添加してもスケールの析出を完全に防止することはできないので適宜メンテナンスを要するという難点がある。
【０００７】
本発明は上記のごとき従来技術の問題点を顧慮してなされたもので、本発明の目的は、低コストで、かつメンテナンスを必要とすることなく、メタン発酵消化脱離液等のアンモニア含有廃水からアンモニアが安定して除去されるアンモニア含有廃水の浄化方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明においては、
アンモニア含有廃水を空気と気液接触させてアンモニア含有廃水中のアンモニアガスを放散させ、かつ、このアンモニアガスを酸化分解させるアンモニア含有廃水の浄化方法において、
（１）上記のアンモニア含有廃水と空気との気液接触をエジェクタを用いて行わせることとし、さらにこのエジェクタから排出された気液混合流体の分散を、分散板を用いて行わせることとする。
（２）あるいは、上記のアンモニア含有廃水と空気との気液接触を機械攪拌式曝気装置、例えばスクリュー方式の機械攪拌式曝気装置、あるいは水車方式の機械攪拌式曝気装置を用いて行わせることとする。
【０００９】
上記（１）のごとくアンモニア含有廃水と空気との気液接触をエジェクタを用いて行えば、懸濁物質やスケールが析出しても閉塞する恐れがないので、スケール分散剤を添加する必要がなく、低コストで、かつメンテナンスを必要とすることなくアンモニアガスを放散させることができる。また、エジェクタから排出された気液混合流体を分散板を用いて分散させれば、分散性が向上するので、アンモニアガスの放散効率を高くすることができる。
また、上記（２）のごとくアンモニア含有廃水と空気との気液接触を機械攪拌式曝気装置を用いて行うこととすれば、エジェクタを用いた場合と同様に、懸濁物質やスケールが析出しても閉塞する恐れがない。したがって、スケール分散剤を添加する必要がなく、低コストで、かつメンテナンスを必要とすることなくアンモニアガスを放散させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアンモニア含有廃水の浄化方法の実施態様を図面を用いて詳しく説明する。
＜第１の実施態様＞
図１は、本発明のアンモニア含有廃水の浄化方法の第１の実施態様を説明するために示したアンモニア含有廃水処理装置のフロー図である。図１に示したアンモニア含有廃水処理装置の構成の図４に示した従来のアンモニア含有廃水処理装置の構成との主要な相違点は、従来のアンモニアストリッピング塔３に替わって、エジェクタ９および分散板１０を組込んだアンモニア放散塔８が組み込まれていること、また図１に示した装置には消泡剤の供給ラインが備えられていないことにあり、その他の構成および構成要素の機能は同一である。
【００１１】
本図の構成からなるアンモニア含有廃水処理装置では、導入されたアンモニア含有廃水は、熱交換器１においてアンモニア放散塔８から排出された処理水と熱交換されて加熱されたのち、さらに加熱器２で加温され、アンモニア放散塔８に組込まれたエジェクタ９に導入される。このとき同時に、熱交換器４で加熱された空気もエジェクタ９の作用により吸引されてエジェクタ９に導入される。アンモニア含有廃水と空気は、エジェクタ９の内部で混合されて気液混合流体となってアンモニア放散塔８内に噴出される。このときアンモニア含有廃水と空気は激しく攪拌され、アンモニア含有廃水からアンモニアガスがストリップされる。特に図１に示したアンモニア放散塔８には分散板１０が組込まれているので、噴出した気液混合流体が分散板１０に高速で衝突してアンモニア含有廃水と空気とが効果的に攪拌され、アンモニア含有廃水からアンモニアガスが効率良くストリップされることとなる。アンモニア含有廃水からストリップされたアンモニアガスは、アンモニア放散塔８の上部に備えられたガス排出口より排出され、ポンプＢ１により導入された空気と混合され、さらに熱交換器５において排ガス燃焼器６から排出された処理ガスとの熱交換によって所定の温度に加温されたのち、排ガス燃焼器６に送られ、充填された触媒の作用によって、窒素ガス等に酸化分解される。反応後の処理ガスは、熱交換器５における酸化分解反応前のガスの加熱と熱交換器４におけるストリッピング用の空気の加熱に用いられたのち、必要に応じて二次処理を行ったのち大気へ放出される。なお、図１において実線で表示したポンプＢ１から予熱炉７への経路は、従来と同様に、運転開始時に用いる経路である。
【００１２】
上記のようにアンモニア含有廃水と空気の混合にエジェクタ９を用いることとすれば、エジェクタ９の内部では気液混合流体が高速で流れるので、従来の装置において析出、堆積し、閉塞を引起していたスケールの付着が抑制される。また、仮に付着が生じてもノズル径が大きいので閉塞に至る恐れがない。したがって、この方式を用いれば、特にメンテナンスを行わなくとも閉塞を生じることなく安定した運転ができる。また、スケール分散剤を添加する必要がないため、低コストで運転できる。
＜第２の実施態様＞
図２は、本発明のアンモニア含有廃水の浄化方法の第２の実施態様を説明するために示したアンモニア含有廃水処理装置のフロー図である。本図のアンモニア含有廃水処理装置の構成の特徴は、図１のエジェクタ９と分散板１０を組込んだアンモニア放散塔８に替わって、モーター１２で駆動される水車方式攪拌機１１を組み込んだアンモニア放散塔８Ａが備えられていることにあり、このアンモニア放散塔８Ａを除く他の構成要素は図１と同様である。
【００１３】
本図の構成からなるアンモニア含有廃水処理装置では、導入されたアンモニア含有廃水は、熱交換器１および加熱器２で加温されたのちアンモニア放散塔８Ａへと送られる。アンモニア放散塔８Ａには熱交換器４で加熱された空気が同時に導入され、アンモニア放散塔８Ａに組込まれた水車方式攪拌機１１をモーター１２で駆動することによってアンモニア含有廃水と空気が混合・攪拌される。この水車方式攪拌機１１による混合・攪拌によって気液接触が生じ、アンモニア含有廃水からアンモニアガスがストリップされ、アンモニア放散塔８Ａの上部のガス排出口より排出される。排出されたアンモニアガスは、第２の実施態様と同様に、空気と混合され、熱交換器５で加熱されたのち、排ガス燃焼器６へと送られて酸化分解される。
【００１４】
このように水車方式攪拌機１１によってアンモニア含有廃水と空気の混合を行うこととすれば、スケールが水車方式攪拌機１１の攪拌羽根に析出して付着する事態が生じても回転の衝撃により容易に剥落するので、ガスや処理水の流路に付着して閉塞する恐れはなく、特にメンテナンスを行わなくとも安定した運転ができる。
なお、図２に示したアンモニア含有廃水処理装置のアンモニア放散塔８Ａには組込まれていないが、アンモニア放散塔８Ａ内部の水車方式攪拌機１１の上部に分散板を設置し、水車方式攪拌機１１により掻き揚げられたアンモニア含有廃水が当たるように構成すれば、アンモニア含有廃水が加熱空気と効果的に気液接触することとなるので、アンモニア含有廃水からのアンモニアガスのストリップ効率が高くなる。
【００１５】
＜第３の実施態様＞
図３は、本発明のアンモニア含有廃水の浄化方法の第３の実施態様を説明するために示したアンモニア含有廃水処理装置のフロー図である。本図のアンモニア含有廃水処理装置の構成の特徴は、図２の構成で用いられていたモーター１２で駆動される水車方式攪拌機１１を組み込んだアンモニア放散塔８Ａに替わって、スクリュー方式攪拌機１３を組み込んだアンモニア放散塔８Ｂを用いて構成されている点にあり、その他の構成は図２の構成と同一である。
本構成では、導入されたアンモニア含有廃水は、熱交換器１および加熱器２で加温されたのちアンモニア放散塔８Ｂへと送られ、スクリュー方式攪拌機１３を通して送られた加熱空気と攪拌・混合されて気液接触が生じ、アンモニア含有廃水からアンモニアガスがストリップされる。ストリップされたアンモニアガスは、アンモニア放散塔８Ｂの上部から排出され、第１、第２の実施態様の場合と同様に、排ガス燃焼器６へと送られて酸化分解される。
【００１６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明では、アンモニア含有廃水を空気と気液接触させてアンモニア含有廃水中のアンモニアガスを放散させ、かつ、このアンモニアガスを酸化分解させるアンモニア含有廃水の浄化方法において、
請求項１に記載のごとく、上記のアンモニア含有廃水と空気との気液接触をエジェクタを用いて行わせることとしたので、懸濁物質やスケールが析出しても閉塞する恐れがなく、かつ、スケール分散剤を添加する必要がなくなり、低コストで、かつメンテナンスを必要とすることなくメタン発酵消化脱離液等のアンモニア含有廃水からアンモニアガスを放散させ浄化させることができることとなった。また、さらに請求項２に記載のごとく、このエジェクタから排出された気液混合流体の分散を分散板を用いて行わせることとすれば、分散性が向上してアンモニアガスの放散効率が高くなるので、低コストで、かつメンテナンスを必要とすることなく、メタン発酵消化脱離液等のアンモニア含有廃水からアンモニアガスを安定して除去するアンモニア含有廃水の浄化方法として好適である。
【００１７】
また、請求項３、４，５に記載のごとく、上記のアンモニア含有廃水と空気との気液接触を機械攪拌式曝気装置、例えばスクリュー方式の機械攪拌式曝気装置や水車方式の機械攪拌式曝気装置を用いて行わせることとしても、懸濁物質やスケールが析出しても閉塞を生じる恐れがなく、スケール分散剤を添加する必要がなくなる。したがって、低コストで、かつメンテナンスを必要とすることなくアンモニア含有廃水からアンモニアガスを放散させるアンモニア含有廃水の浄化方法として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンモニア含有廃水の浄化方法の第１の実施態様が適用されるアンモニア含有廃水処理装置のフロー図
【図２】本発明のアンモニア含有廃水の浄化方法の第２の実施態様が適用されるアンモニア含有廃水処理装置のフロー図
【図３】本発明のアンモニア含有廃水の浄化方法の第３の実施態様が適用されるアンモニア含有廃水処理装置のフロー図
【図４】従来のストリッピング装置を用いたアンモニア含有廃水処理装置のフロー図
【符号の説明】
１    熱交換器
２    加熱器
４    熱交換器
５    熱交換器
６    排ガス燃焼器
７    予熱炉
８，８Ａ，８Ｂ    アンモニア放散塔
９    エジェクタ
１０    分散板
１１    水車方式攪拌機
１２    モーター
１３    スクリュー方式攪拌機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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